DE1047419B - Process for the production of foams containing urethane groups - Google Patents
Process for the production of foams containing urethane groupsInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Schaumstoffe aus Peroxyverbindungen, Polyisocyanaten und Wasser unter Mitverwendurag von Aktivatoren und Emulgatoren herzustellen, ist bekannt. Man erhält dabei je nach Art und Menge der verwendeten Ausgangsmaterialien elastische oder starre Schaumstoffe von verschiedenem spezifischem Gewicht. Nach den bekannten Verfahren hergestellte elastische Schaumstoffe weisen z. B. bei einem Raumgewicht von 35 kg/m3 eine Stauchhärte auf, die bei 40% Zusammendrückung etwa 40 bis 80 g/cm2 beträgt. Für manche Einsatzgebiete ist es jedoch wünschenswert, Schaumstoffe mit sehr hoher Weichheit und dementsprechend niederer Stauchhärte zu erhalten. Solche besonders weichen Schaumstoffe eignen sich z. B. für Polsterzwecke, als Puderschwämme oder Verbandszeug, als Futtermaterial für Bekleidungszwecke sowie ganz allgemein für die Textilbranche. It is known to produce foams from peroxy compounds, polyisocyanates and water with the use of activators and emulsifiers. Depending on the type and amount of the starting materials used, elastic or rigid foams of different specific weights are obtained. Elastic foams produced by the known method have z. B. at a density of 35 kg / m 3 a compression hardness that is 40 to 80 g / cm 2 at 40% compression. For some areas of application, however, it is desirable to obtain foams with very high softness and correspondingly low compressive strength. Such particularly soft foams are suitable, for. B. for upholstery purposes, as powder sponges or bandages, as lining material for clothing purposes and in general for the textile industry.
Es wurde mtn gefunden, daß man elastische, Urethangruppen enthaltende Schaumstoffe aus Peroxyverbindungen, Polyisocyanaten und Wasser mit niederer Statichhärte in allen Anforderungen genügender Weise einfach herstellen kann, wenn man die Reaktionskomponenten in Gegenwart von nachfolgend genannten Verbindungen umsetzt:It has been found that elastic foams containing urethane groups can be easily produced from peroxy compounds, polyisocyanates and water with a low static hardness in all requirements, if the reaction components are reacted in the presence of the following compounds:
1. Kohlensäureester, Pyrokohlensäureester und Orthokohlensäureester. Im einzelnen seien genannt Pyrokohlensäure-dimethylester, allgemein Pyrokohletrsäure-alkylester, Diäthylcarbonat, Glykolcarbonat oder Orthokohlensäure-äthylester.1. Carbonic acid esters, pyrocarbonic acid esters and orthocarbonic acid esters. Specifically, dimethyl pyrocarbonate, generally alkyl pyrocarbonate, may be mentioned, Diethyl carbonate, glycol carbonate or ethyl orthocarbonate.
2. Acetale, wie etwa Acetal dehyd-dialkylacetal, Malondialdehyd-tetraalkylacetal, ferner Formale.2. Acetals, such as acetaldehyde dialkyl acetal, malondialdehyde tetraalkyl acetal, also formalities.
3. Ketale, z. B. Aeetondialkylketale.3. Ketals, e.g. B. acetone dialkyl ketals.
4. Acyliminoalkyläther, z. B. Acetiminoäthyläther. Alle diese genannten Verbindungen zerfallen unter4. acyliminoalkyl ethers, e.g. B. acetiminoethyl ether. All these compounds mentioned disintegrate under
den Reaktionsbedingungen der Verschäumung in Verbindungen, insbesondere in Alkohole und Amine, weiche mit NCQ-Gruppen reaktionsfähige Wassersto.fiverbindungen aufweisen. Der Zerfall ist vermutlich entweder auf die durch den exothermen Verschäumungsvorgang hervorgerufene erhöhte Temperatur des Reaktionsgemisches oder auf Hydrolyse durch das im Reaktionsgemiseb enthaltene Wasser oder auf die Gegenwart der die Verschäumungsreaktion katalysierenden Aktivatoren bzw. auf ein Zusammenwirken der genannten Faktoren zurückzuführen. Als weitere Spaltprodukte können dabei auch noch· Inertgase auftreten, etwa Kohlensäure oder Stickstoff, die auf den Verschäumungsvorgang^ keinen nachteiligen Einfluß haben.the reaction conditions of the foaming in compounds, especially in alcohols and amines, soft hydrogen compounds reactive with NCQ groups exhibit. The disintegration is presumably either due to the exothermic foaming process caused increased temperature of the reaction mixture or hydrolysis by the water contained in the reaction mixture or to the presence of the activators which catalyze the foaming reaction or to an interaction attributable to the factors mentioned. As further cleavage products can also Inert gases, such as carbonic acid or nitrogen, which have no effect on the foaming process, still occur have an adverse effect.
Man hat bereits Schaumköarper auf Polyester-Isocyanat-Basis unteir Mitverwendung von monomeren Methylolverbiiidungen, weiche gasförmigen Formaldehyd abspalten, hergestellt. Die dadurch bewirkte VerfahrenFoam bodies based on polyester isocyanate are already available with the use of monomeric methylol compounds, soft gaseous formaldehyde split off, produced. The procedure thereby effected
zur Herstellung Urethangruppen
enthaltender Schaumstoffefor making urethane groups
containing foams
Anmelder:Applicant:
Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft, Leverkusen-BayerwerkPaint factories Bayer Aktiengesellschaft, Leverkusen-Bayerwerk
Dr. Günther Loew, Köln,Dr. Günther Loew, Cologne,
Dr. Wilhelm Thoma, Leichlingen,Dr. Wilhelm Thoma, Leichlingen,
und Dr. Hermann Bernhard, Köln-Stammheim,and Dr. Hermann Bernhard, Cologne-Stammheim,
sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors
zusätzliche Gasentwicklung ermöglicht eine Ersparnis an sonst zur Erzeugung von Kohlendioxyd benötigtem Diisocyanat bzw. liefert Schaumstoffe von erniedrigtem Raumgewicht. Die physikalischen Eigenschaften der Schaumkörper werden aber durch diese Zusatzmittel nicht beeinflußt.additional gas development enables a saving of what is otherwise required for the production of carbon dioxide Diisocyanate or provides foams of reduced density. The physical properties however, the foam bodies are not influenced by these additives.
Die Herstellung der Polyurethanschaumstoffe geschieht im übrigen in an sich bekannter Weise. Unter Polyhydroxyverbindungen sind dabei hydroxylgruppenhaltig lineare oder verzweigte,, gegebenenfalls isocyanatmodifizierte Polyester und/oder Polyäther zu verstehen, die noch Fremdatome in der Kette aufweisen können, oder auch die Hydrierangsprodukte von Kohilenoxyd-Äthylen-Mischpolymerisaten. The polyurethane foams are also produced in a manner known per se. Under Polyhydroxy compounds contain hydroxyl groups linear or branched, optionally isocyanate-modified polyesters and / or polyethers to understand that may still have foreign atoms in the chain, or the hydrogenation products of carbon oxide-ethylene copolymers.
Als Polyisocyanate können z. B. 1,2,4-Toluylendiisocyanat, 1,2,6-Toluylendiisocyanat oder eine technische Mischung der beiden, 1,4-Phenylendiisocyanat, 1,5- Naphthylendiisocyanat, Tripfrenylmethan - 4,4', 4"-triisocyanat, Diphenylm'ethan-4,4'-diisocyanat und DimethyIdiphenyl-4,4'-dirsocyanat Verwendung finden.As polyisocyanates, for. B. 1,2,4-tolylene diisocyanate, 1,2,6-tolylene diisocyanate or a technical one Mixture of the two, 1,4-phenylene diisocyanate, 1,5- naphthylene diisocyanate, tripfrenylmethane - 4,4 ', 4 "-triisocyanate, diphenylm'ethane-4,4'-diisocyanate and Find dimethyldiphenyl-4,4'-dirsocyanate use.
Zum Verschäumen werden im allgemeinen 0,5 bis 1,5 Mol Diisocyanat für je 17 g in der Polyhydroxyverbindung entfrartene OH-Gruppen eingesetzt, zusätzlich die für das Verschäumen nötigen 0,5 bis 10% Wasser und gegebenenfalls Emulgatoren (0,5 bisIn general, 0.5 to 1.5 mol of diisocyanate for every 17 g of the polyhydroxy compound are used for foaming deformed OH groups are used, plus the 0.5 to 10% required for foaming Water and, if necessary, emulsifiers (0.5 to
809 700/572809 700/572
10%) und Beschleuniger (0,1 bis 4%), z.B. tertiäre Amine, benötigt.10%) and accelerators (0.1 to 4%), e.g. tertiary amines, are required.
Erfindungsgemäß werden nun zusätzlich Verbindungen der obengenannten Art verwendet. Diese Komponenten werden in Mengen von 0,1 bis 20"Zo, vorzugsweise 1 bis 3%, einer der übrigen Ausgangskomponenten beigemischt oder aber auch während der Verschäumung der Komponenten getrennt hinzugefügt. _, :According to the invention, compounds of the type mentioned above are now also used. These Components are used in amounts from 0.1 to 20 "Zo, preferably 1 to 3%, added to one of the other starting components or else during the Foaming of the components added separately. _,:
Das vorliegende Verfahren gestattet nicht nur Schäume besonders hoher Weichheit herzustellen, sondern auch je nach Art und Menge des verwendeten Zusatzstoffes Schäume mit erniedrigten Raumgewichten zu erhalten. Insbesondere die Verwendung von Pyrokohlensäure-alkylestern ermöglicht eine Herabsetzung des Raumgewichtes der fertigen Schäume und damit die Herstellung besonders leichter und weicher Schaumstoffkörper.The present process not only allows foams of particularly high softness to be produced, but also, depending on the type and amount of the additive used, foams with reduced densities to obtain. In particular, the use of pyrocarbonic acid alkyl esters enables a reduction the density of the finished foams and thus the production is particularly easier and soft foam body.
Die Wirkung des erfindungsgemäß zu verwendenden Zusatzstoffes wird durch die nachfolgenden Beispiele weiter erläutert.The effect of the additive to be used according to the invention is illustrated by the following examples further explained.
Diese schaumfähigen Reaktionsmischungen werden einmal ohne Zusatz und einmal unter Zusatz von 2 Teilen Pyrokohlensäure-diäthylester zu a), 2 Teilen Pyrokohlensäure-diäthylester zu b), 5 Teilen Malondialdehyd-tetraalkylacetal zu c) und 2,3 Teilen Acetiminoäthyläther zu d) verschäumt.These foamable reaction mixtures are once without addition and once with the addition of 2 parts of diethyl pyrocarbonate to a), 2 parts of diethyl pyrocarbonate to b), 5 parts of malondialdehyde tetraalkyl acetal foamed to c) and 2.3 parts of acetiminoethyl ether to d).
Die resultierenden Schaumstoffe zeigen die folgenden mechanischen Werte für die Bruchdehnung (%) und für die Stauchhärte bei 40% Zusammendrückung fe/cm*):The resulting foams show the following mechanical values for elongation at break (%) and for the compressive strength at 40% compression fe / cm *):
Aus den folgenden Mischungskomponenten werden in bekannter Weise Urethangruppen enthaltende Schaumstoffe hergestellt:The following mixture components are used to produce urethane-containing groups in a known manner Foams made:
a) 100 Teile Polyester aus 16 Mol Adipinsäure,a) 100 parts of polyester from 16 moles of adipic acid,
-16 Mol Diäthylenglykol,-16 moles of diethylene glycol,
1 Mol Trimethylolpropan, 37,8 Teile Toluylendiisocyanat
„ Aktivatorgemisch, bestehend aus1 mole of trimethylol propane, 37.8 parts of tolylene diisocyanate
"Activator mixture, consisting of
3 Teilen Adipinsäureester des N-Di-3 parts of adipic acid ester of the N-di-
äthyläthanolamins 2 „ Diäthylammoniumoleat
1 „ sulfoniertes Rizinusöl 2,8 „ Wasser
0,2 „ Paraffmölethylethanolamine 2 "diethylammonium oleate 1" sulfonated castor oil 2.8 "water
0.2 "paraffin oil
b) 100 Teile Polyester aus16 Mol Adipinsäure,b) 100 parts of polyester from 16 moles of adipic acid,
16 Mol Diäthylenglykol,16 moles of diethylene glycol,
1 Mol Trimethylolpropan, 37,5 Teile Toluylendiisocyanat
7,3 „ Aktivatorgemisch, bestehend aus1 mole of trimethylolpropane, 37.5 parts of tolylene diisocyanate
7.3 "Activator mixture, consisting of
0,5 Teilen permethyliertem Diäthylen-0.5 parts permethylated diethylene
triamintriamine
1,5 „ Diäthylammoniumoleat 0,5 „ sulfoniertes Rizinusöl
4,5 „ Wasser
0,3 „ Pafaffmöl1.5 "diethylammonium oleate 0.5" sulfonated castor oil 4.5 "water
0.3 "Pafafföl
c) 100 Teile Polyester aus 16 Mol Adipinsäure,c) 100 parts of polyester from 16 moles of adipic acid,
16 Mol Diäthylenglykol,16 moles of diethylene glycol,
1 Mol Trimethylolpropan, 45,5 Teile Toluylendiisocyanat
6,9 „ Aktivatorgemisch, bestehend aus1 mole of trimethylolpropane, 45.5 parts of tolylene diisocyanate
6.9 "Activator mixture, consisting of
0,5 Teilen permethyliertem Diäthylen-0.5 parts permethylated diethylene
triamintriamine
1,5 „ Diäthylammoniumoleat 1,0 „ sulfoniertes Rizinusöl1.5 "diethylammonium oleate 1.0" sulfonated castor oil
3.4 „ Wasser
0,5 „ Paraffinöl3.4 "Water
0.5 "paraffin oil
d) 100 Teile Polyester aus 16 Mol Adipinsäure,d) 100 parts of polyester from 16 moles of adipic acid,
16 Mol Diäthylenglykol,16 moles of diethylene glycol,
1 Mol Trimethylolpropan, 38,3 Teile Toluylendiisocyanat
7,2 „ Aktivatorgemisch, bestehend aus 1,2 Teilen Dimethylbenzylamin1 mole of trimethylolpropane, 38.3 parts of tolylene diisocyanate
7.2 "Activator mixture, consisting of 1.2 parts of dimethylbenzylamine
1.5 „ Diäthylammoniumoleat 2,0 „ sulfoniertes Rizinusöl 2,2 „ Wasser1.5 "Diethylammonium oleate 2.0" sulfonated castor oil 2.2 "water
0,3 „ Paraffinöl.0.3 "paraffin oil.
dehnungfracture
strain
mit Zusatz
b) ohne Zusatz .,..,
mit Zusatz
c) ohne Zusatz
mit Zusatz
d) ohne Zusatz
mit Zusatz a) without addition
with addition
b) without addition., ..,
with addition
c) without addition
with addition
d) without addition
with addition
- 152
204
310
120
166
184
319118
- 152
204
310
120
166
184
319
30
40
17
55
40
61
3975
30th
40
17th
55
40
61
39
2525th
100 Teile eines Polyesters aus 16 Mol Adipinsäure, 16 Mol Diäthylenglykol, 1 Mol Trimethylolpropan werden mit 54 Teilen Toluylendiisocyanat und 10 Teilen eines Aktivatorgemisches, bestehend aus 3 Teilen Bis-(N-diäthyläthanolamin)-adipat, 2 Teilen Diäthylammoniumoleat, 1 Teil sulfoniertes Rizinusöl, 2,8 Teilen Wasser, 0, 2 Teilen Paraffinöl, unter Zusatz von 10 Teilen Diäthylcarbonat in bekannter Weise verschäumt. 100 parts of a polyester composed of 16 moles of adipic acid, 16 moles of diethylene glycol, 1 mole of trimethylolpropane are mixed with 54 parts of tolylene diisocyanate and 10 parts of an activator mixture consisting of 3 parts Bis (N-diethylethanolamine) adipate, 2 parts of diethylammonium oleate, 1 part of sulfonated castor oil, 2.8 parts Water, 0.2 parts of paraffin oil, with the addition of 10 parts of diethyl carbonate, foamed in a known manner.
Durch den Zusatz von Diäthylcarbonat wird ein Schaumstoff von wesentlich höherer Saugfähigkeit erhalten als ohne diesen Zusatz.The addition of diethyl carbonate results in a foam with significantly higher absorbency received than without this addition.
4040
Aus 100 Teilen eines Polyesters, hergestellt aus 16 Mol Adipinsäure, 16 Mol Diäthylenglykol, 1 Mol Trimethylolpropan, 48,5 Mol Toluylendiisocyanat, sowie 7,5 Mol eines Aktivatorgemisches, bestehend aus 1 Teil Diäthylamino-äthylmorpholin, 1 Teil Diäthylammoniumoleat, 2 Teile sulfoniertes Rizinusöl, 3 Teile Wasser, 0,5 Teile Paraffmöl, wird ein. Schaumstoff mit einem Raumgewicht von 35 kg/m3 erhalten.From 100 parts of a polyester made from 16 moles of adipic acid, 16 moles of diethylene glycol, 1 mole of trimethylolpropane, 48.5 moles of tolylene diisocyanate, and 7.5 moles of an activator mixture consisting of 1 part of diethylaminoethylmorpholine, 1 part of diethylammonium oleate, 2 parts of sulfonated castor oil , 3 parts of water, 0.5 part of paraffin oil, becomes a. Obtained foam with a density of 35 kg / m 3 .
Der Zusatz von 4,5 Teilen Pyrokohlensäure-dimethylester zum jschaumfähigen Reaktionsgemisch be-55'Wirkt eine Erniedrigung des Raumgewichtes auf 26kg/ms.The addition of 4.5 parts of dimethyl pyrocarbonate to the foamable reaction mixture reduces the density to 26 kg / m s .
Aus 100 Teilen eines PoIy(O u.S)mischäthers, hergestellt aus Thiodiglykol und Butandioxäthylglykol, 38,5 Teilen Toluylendiisocyanat, 7,5 Mol eines Aktivatorgemisches, bestehend aus 1,2 Teilen Dimethylbenzylamin, 1,5 Teilen Diäthylammoniumoleat, 2,0 Teilen sulfoniertes Rizinusöl, 2,5 Teilen Wasser, 0,3 Teilen Paraffinöl, wird unter Zusatz von 2 Teilen Pyrokohlensäure-diäthylester ein Schaumstoff hergestellt, der durch den Zusatz des Pyrokohlensäureesters ein niedrigeres Raumgewicht und eine größere Weichheit aufweist, als ohne diesen Zusatz zu erwarten gewesen wäre.Made from 100 parts of a poly (O and S) mixer from thiodiglycol and butanedioxäthylglykol, 38.5 parts of tolylene diisocyanate, 7.5 mol of an activator mixture, consisting of 1.2 parts of dimethylbenzylamine, 1.5 parts of diethylammonium oleate, 2.0 parts sulfonated castor oil, 2.5 parts of water, 0.3 part of paraffin oil, with the addition of 2 parts of pyrocarbonic acid diethyl ester a foam is produced which, through the addition of the pyrocarbonic acid ester, has a lower density and greater softness than would have been expected without this addition.
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